ЖИДКИЕ АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Наряду с твердыми азотными удобрениями в сельском хозяйстве применяются также и жидкие их формы: безводный (жидкий) аммиак, водный аммиак (аммиачная вода), аммиакаты. Производство их значительно дешевле, чем твердых солей.

Безводный аммиак (ЪШз) - самое концентрированное без- баластное удобрение с содержанием азота 82,3%. Получается сжижением газообразного аммиака под давлением. По внешнему виду это бесцветная жидкость с удельным весом 0,61 при 20°. При хранении в открытых сосудах быстро испаряется. Поэтому его хранят и перевозят в специальных толстостенных стальных цистернах, рассчитанных на давление 25-30 атм. При 20-40° давление его составляет от 9 до 18 атм. Упругость паров, удельный вес и содержание азота в 1 м3 безводного аммиака изменяются в зависимости от температуры. При хранении аммиака в герметических сосудах под давлением он разделяется на две фазы: жидкую и газообразную. Вследствие большой упругости паров емкости для хранения и транспортировки жидкого аммиака заполняются не полностью. Жидкий аммиак корродирует медь, цинк и их сплавы, но практически нейтрален по отношению к железу, чугуну, стали.

Аммиачная вода (водный аммиак) - раствор аммиака в воде. Первый сорт этого удобрения содержит 20,5% азота (25%-й аммиак), второй -16,4% азота (20%-й аммиак). Аммиачная вода имеет невысокое давление, не разрушает черные металлы. Поэтому для работы с ней используют резервуары из обычной углеродистой стали. При температуре 15° плотность водного аммиака первого сорта составляет 0,910, второго - 0,927. 25%-й водный аммиак замерзает при температуре -56°, 20%-й - при -33°. Азот в аммиачной воде содержится в форме аммиака (ИНз) и аммония (МЩОН).

Внесенный в почву аммиак быстро адсорбируется ею, а также поглощается почвенной влагой, превращаясь в гидроокись аммония. Аммиак в почве подвергается нитрификации. Интенсивность поглощения аммиака почвой зависит от ее механического состава, содержания гумуса, влажности, глубины заделки удобрений и т.д. На тяжелых высокогумусированных и хорошо обработанных почвах аммиак поглощается лучше, чем на легких бедных гумусом. В связи с этим из почв легкого механического состава и сухих аммиак улетучивается быстрее.

Все жидкие азотные удобрения нельзя вносить поверхностно и мелко заделывать, особенно в сухую песчаную почву, во избежание потерь от улетучивания. Вносятся эти удобрения специальными машинами и заделываются на тяжелых почвах на глубину не менее 10-12 см, а на легких - 14—18 см. Во всех случаях безводный аммиак заделывается на глубину не менее 14—15 см, а водный - 10-12 см. Если почва крупнокомковатая, то глубина заделки этих удобрений увеличивается в 1,2-1,5 раза. Вносят их в основном приеме под зяблевую вспашку, весной - под предпосевную культивацию и в подкормку пропашных культур в тех же дозах (по азоту), как и твердые азотные удобрения. В связи с тем, что жидкие азотные удобрения вносятся локально, расстановку подкормочных сошников необходимо проводить для культур сплошного сева на 20-25 см, а на лугах и пастбищах - 30-35 см, при подкормке пропашных культур - в зависимости от ширины междурядий. Технология применения жидких азотных удобрений по сравнению с твердыми требует более высокой профессиональной подготовки специалистов, мастерства и ответственности механизаторов. Хозяйства должны быть полностью обеспечены современной материально-технической базой для их хранения, транспортировки и внесения.

Аммиакаты содержат от 30 до 50% азота. По внешнему виду - это жидкость светло-желтого или желтого цвета. Получают их путем растворения в водном аммиаке аммиачной селитры, аммиачной и кальциевой селитры, мочевины или аммиачной селитры и мочевины. Производится это в специальных установках. В 10-15%-ю аммиачную воду, приводимую в движение центробежным насосом, вводят горячий раствор аммиачной селитры (или смесь кальциевой и аммиачной селитры) и доводят удобрение до требуемого состава. Перевозят и хранят в специальных, герметически закрываемых цистернах, рассчитанных на небольшое давление.

Аммиакаты существенно различаются не только по концентрации общего азота, но и по соотношению его различных форм (свободного аммиака, связанного аммиака, амидного и нитратного азота). Поэтому они разнообразны по физическим свойствам. В связи с большим диапазоном температуры начала кристаллизации (от +14° до -70°) зимой в период хранения необходимо выпускать аммиакаты с низкой, а летом - с более высокой температурой кристаллизации. Все аммиакаты транспортабельны, так как имеют высокий удельный вес и концентрацию азота.

Как и все аммонийные соли, особенно содержащие свободный аммиак, аммиакаты вызывают коррозию сплавов с медью, а аммиакаты с аммиачной селитрой окисляют и черные металлы. Поэтому для работы с ними требуются емкости из алюминия или его сплавов, из нержавеющей стали или обычные стальные цистерны с защитным коррозийным покрытием специальными лаками (эпоксидными смолами). Применяются также емкости из полимерных материалов.

По действию на урожай сельскохозяйственных культур аммиакаты в большинстве случаев равноценны твердым азотным удобрениям.

В последние годы получило распространение применение смесей водных растворов мочевины и аммиачной селитры (КАС).

Растворы КАС готовятся в заводских условиях из полупродуктов, т.е. из неупаренных плавов этих удобрений с содержанием азота 28-32%. КАС имеют нейтральную или слабощелочную реакцию, представляют собой прозрачные или желтоватые жидкости с плотностью 1,26-1,33 г/см3.

Путем изменения соотношения исходных компонентов получают различные марки КАС (табл. 5.1).

5.1. Марки КАС

Перевозятся КАС в обычных железнодорожных цистернах из углеродистой стали и в автоцистернах с использованием антикоррозийных ингибиторов. Вносят их как в основном приеме, так и подкормку пропашных и зерновых культур теми же машинами, что и для аммиачной воды и жидких комплексных удобрений.

Высокая экономическая и агрономическая эффективность, возможность механизации всех приемов по транспортировке и внесению позволяют считать это удобрение весьма перспективным.

МЕДЛЕННОДЕЙСТВУЮЩИЕ АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Производство медленнодействующих удобрений развивается разными путями: 1) получение соединений с ограниченной растворимостью в воде (уреаформы); 2) покрытие частиц удобрений различными веществами (воск, парафин, масла, смолы, полимеры и др.); 3) производство удобрений, содержащих ингибиторы нитрификации.

Основные преимущества медленнодействующих удобрений следующие: 1) уменьшаются потери питательных веществ в период между внесением удобрений и усвоением их растениями; 2) повышается коэффициент использования удобрений; 3) уменьшается загрязнение окружающей среды; 4) улучшается качество продукции вследствие снижения количества нитратов в ней; 5) снижаются трудовые затраты при замене дробного внесения на один прием; 6) улучшается качество удобрений при хранении и транспортировке.

Самые крупные производители медленнодействующих удобрений - США и Япония.

Мочевино-формальдегидные удобрения (МФУ) (карбамид- форм, уреаформы) представляют собой продукты конденсации мочевины СО(Ъ1Н2)2 и формальдегида (СН20). Конденсация производится в концентрированных растворах обычно при эквимолярном соотношении мочевины и формальдегида, подкислении реакционной среды до pH 3, при температуре 30-60°. При конденсации образуется смесь, состоящая из остатков молекул мочевины, связанных между собой метиленовыми группами (СН2) и содержащих некоторое количество метоксильных групп (СН2ОН). В кислой среде образуется монометилмочевина СОgt;ШСН2gt;Щ2ОН, которая конденсируется с мочевиной в метилендимочевину КН2СОgt;ШСН2gt;ЩСОgt;Щ2 с выделением воды. Образующийся конденсат отфильтровывают, высушивают, размалывают, а при необходимости гранулируют. Обычно это белый рассыпчатый порошок, который не слеживается и хорошо рассеивается даже при высокой влажности.

В МФУ содержится 38-40% азота, из которых 8-10% находятся в водорастворимой, а остальные - в водонерастворимой, но доступной для растений форме. МФУ имеют различную степень доступности азота для растений. Один из главных показателей, характеризующих свойства этих удобрений, - индекс усвояемости, т.е. то количество нерастворимого в воде азота, которое растворяется при кипячении удобрения в течение 1 ч. Величину его выражают в процентах водонерастворимого азота. В зависимости от реакции, температуры, молярного отношения мочевины к формальдегиду и продолжительности конденсации индекс усвояемости МФУ колеблется от 15 до 55%.

В некоторых зарубежных странах за индекс усвояемости условно принимается то количество азота, которое нитрифицируется в течение 6 месяцев нахождения удобрения в почве. Степень нитрификации МФУ является важным показателем их эффективности. Она зависит от индекса усвояемости и свойств почв. МФУ с высоким индексом усвояемости способствуют большему и более быстрому накоплению в почве нитратного азота, чем с низким индексом усвояемости.

Кислая реакция почвы существенно снижает скорость превращения МФУ, поэтому известкование таких почв увеличивает скорость процессов их нитрификации. Как и мочевина, высокие дозы МФУ подщелачивают почву, а по мере их минерализации почва постепенно подкисляется.

При определенных условиях конденсации, например при температуре 30-40°, получаются МФУ с высоким содержанием доступного для растений азота, приближающиеся к растворимым азотным удобрениям, например мочевине. В этом случае они утрачивают свое основное назначение как медленнодействующие удобрения.

В перспективе производство МФУ оправдано тем, что все азотные удобрения хорошо растворимы в воде, но внесение их в повышенных дозах создает повышенную концентрацию и высокое осмотическое давление почвенного раствора, что может отрицательно сказываться на росте молодых растений, особенно культур, чувствительных к повышенной концентрации солей, например кукурузы, льна и др. Кроме этого, в районах достаточного увлажнения, особенно на легких почвах, а также при орошении возможны значительные потери азота вследствие его вымывания по профилю почвы. В государствах Средней Азии, в Закавказье в условиях орошаемого земледелия азотные удобрения быстро нитрифицируются, а нитратный азот с нисходящим током воды вымывается из корнеобитаемого слоя почвы или с восходящим током (после полива) выносится на поверхность. В том и другом случаях снижается использование азота растениями, а следовательно, и эффективность азотных удобрений. Напротив, в слаборастворимых МФУ азот медленно переходит в растворимую форму и постепенно используется растениями в течение продолжительного времени.

Преимущество МФУ заключается в следующем:

1. Внесение всей дозы азота на планируемый урожай в один срок позволяет значительно сократить затраты.
2. Из-за пониженной растворимости этих удобрений в воде предотвращаются потери азота через улетучивание, вымывание, а также переход азота в труднорастворимые органические соединения.

Медленнодействующие удобрения существенно снижают загрязнение грунтовых и других водных источников нитратами и другими формами азота, особенно на легких почвах.

3. При применении медленнодействующих азотных удобрений повышается коэффициент использования азота растениями, предотвращается накопление избыточных количеств его в растениях, особенно в нитратной форме.

На дерново-подзолистых почвах разной степени окультурен- ности в звеньях полевых севооборотов не выявлено преимущества МФУ перед растворимыми азотными удобрениями ни по величине урожая, ни по качеству продукции, а на тяжелой дерново-подзолистой почве действие МФУ на урожай зеленой массы кукурузы было слабее.

Для повышения эффективности водорастворимых форм азотных удобрений, коэффициента использования азота широко применяют капсулированные азотные удобрения и ингибиторы нитрификации. При капсулировании водорастворимых азотных удобрений гранулы покрываются пленками, через которые трудно и медленно проникают водные растворы. Получаются своего рода медленнодействующие азотные удобрения. В качестве покрытий используются парафин, эмульсия полиэтилена, соединения серы, акриловая смола, полиакриловая кислота и другие вещества. Такие гранулированные удобрения, покрытые пленками, обладают улучшенными физико-механическими свойствами: они менее гигроскопичны, механически более прочны, не слеживаются при хранении. Подбором состава и толщины покрытий можно получать удобрения с разной интенсивностью отдачи азота, т.е. пролонгированного действия с учетом биологических требований и периодичности питания азотом сельскохозяйственных культур.

Капсулированные азотные удобрения используются растениями лучше и равномернее в процессе вегетации, что положительно сказывается на росте урожаев и качестве продукции, как, например, белковости зерна злаковых культур.

Из ингибиторов нитрификации за последние годы чаще всего применяются циангуанидин (дициандиамид), американский препарат М-вегуе (2хлор-6трихлорметил) пиридин и японский препарат АМ (2-амино-4хлор-6метилпиримидин). При внесении в смеси с твердыми и жидкими аммиачными удобрениями или мочевиной в дозах 1^- вегуе 0,5-1%, АМ 1-3% от количества азота удобрений ингибиторы тормозят процессы нитрификации в течение 1,5-2 месяцев, т.е. в период интенсивного потребления азота растениями. Скорость разложения ингибиторов в почве, а следовательно, и продолжительность их действия зависят от механического состава почвы, ее влажности, реакции, температуры, содержания гумуса и других условий.

Ингибиторы, подавляя нитрификацию азота удобрений, снижают его потери в газообразной форме, с поверхностным стоком воды и в результате вымывания нитратов. Это приводит к существенному повышению урожаев, особенно хлопчатника, риса, овощных культур, кукурузы на зерно и силос, других пропашных и кормовых культур, выращиваемых в условиях орошения или в районах повышенного увлажнения. Применение ингибиторов позволяет улучшить качество продукции, так как при этом предотвращается накопление токсических количеств нитратов в сельскохозяйственной продукции, снижается заболевание растений некоторыми болезнями, появляется возможность снизить дозы азотных удобрений вследствие повышения коэффициента использования азота. При этом возможна замена дробного внесения азотных удобрений одноразовым, что повышает экономическую эффективность их применения.